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国内刊号：11-2223/N
国际刊号：1000-0054
发布日期:
作者：王羿, 刘瑾程, 刘铨鸿, 王正中
单位：西北农林科技大学 旱区寒区水工程安全研究中心, 旱区农业水土工程教育部重点实验室, 杨凌 712100
关键词：衬砌渠道,温-水-土-结构耦合,形体优化,分层序列法,水热力耦合理论
基金：国家重点研发计划“水资源高效开发利用”重点专项（2017YFC0405100）；国家自然科学基金项目（51279168）；国家十二五科技支撑计划（2012BAD10B02）；中央高校基本科研业务科技创新专项（Z102021848，Z109021807）
为提高寒区大型梯形渠道结构输水及抗冻胀破坏能力，采用分层序列法构建渠道断面水力与抗冻胀双目标优化方法。为准确反映温、水、土等外环境与衬砌结构耦合作用所导致的渠道冻胀变形过程，基于冻土水-热-力耦合冻胀理论建立了衬砌渠道冻胀分析模型。以水力最优为第1层次优化，以所得形体几何参数作为抗冻胀优化的解集空间；在第2层次的抗冻胀优化过程中提出了衬砌结构整体刚度指标，并以整体刚度指标最小作为优化目标，以衬砌允许最大法向位移和拉应力作为约束条件；通过COMSOL软件二次开发对冻胀模型控制方程进行有限元求解。工程算例表明：优化结果体现了对渠道行水和衬砌抗冻胀的改进；与原设计相比，优化后渠道结构整体刚度系数减小30%~48%，提高了对冻胀变形的适应能力。该方法可为类似工程设计提供参考。
来源：2019年第8期
《清华大学学报(自然科学版)》期刊编辑部
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